激光单向调制传输装置的制作方法

1.本技术涉及激光调制技术领域，尤其涉及一种激光单向调制传输装置。


背景技术：

2.随着激光技术的发展，激光器系统因其结构简单、体积小、成本低、温度稳定性好、能够在恶劣的工作环境下工作等优势，广泛应用于各个领域中。对于激光器系统，通常还要求可以自由控制激光的输出功率范围、单脉冲能量、以及频率等参数，故激光器系统中种子源产生的激光还需要经过调制装置的进一步调制。
3.然而，由于种子源产生的激光在被现有调制装置调制后仍然是处于双向传输的状态，其中后向光容易对种子源中的前级光学元件的造成损坏，导致在激光器系统中还需要额外设置过滤后向光的器件，使得激光器系统中的集成度降低以及信号损耗变高。


技术实现要素：

4.本技术提供一种激光单向调制传输装置，旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。
5.为了解决上述问题，本技术提供一种激光单向调制传输装置，应用于激光器系统中，所述装置包括：管壳，所述管壳的相对两端分别连通有第一准直器和第二准直器；设置在所述管壳内的声光调制组件以及光隔离组件，所述声光调制组件包括声光晶体，所述光隔离组件包括至少一个半波片、至少一个法拉第片、第一双折射晶体以及第二双折射晶体；所述声光晶体、所述第一双折射晶体、其中一个所述半波片、一个法拉第片以及所述第二双折射晶体沿所述装置的光路方向依次设置。
6.其中，所述声光调制组件还包括吸声体和换能器，所述吸声体和所述换能器沿与所述光路方向垂直的方向设置在所述声光晶体的相对两侧；所述换能器通过金属电极线与设置所述管壳的侧壁上的射频接头连接，所述射频接头用于对外连接驱动电路。
7.其中，所述光隔离组件还包括磁环，所述第一双折射晶体、至少一个所述半波片、至少一个所述法拉第片以及所述第二双折射晶体嵌入到所述磁环中。
8.其中，所述磁环上还设置滤波片，所述滤波片位于所述第二双折射晶体和所述第二准直器之间。
9.其中，所述磁环的形状为ω形，且所述磁环通过粘合方式固定在所述管壳的底部。
10.其中，所述半波片和所述法拉第片的数量均为2个，所述光隔离组件还包括嵌入所述磁环中的第三双折射晶体和第四双折射晶体，所述第三双折射晶体和所述第四双折射晶体沿所述光路方向依次设置在所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体之间；其中一个所述半波片和一个所述法拉第片沿所述光路方向依次设置在所述第一双折射晶体和所述第三双折射晶体之间，另一个所述半波片和另一个所述法拉第片沿所述光路方向依次设置在所述第四双折射晶体和所述第二双折射晶体之间。
11.其中，所述激光器系统中设置有谐振腔，所述激光单向调制传输装置用于对从所
述谐振腔中出射的激光进行调制。
12.其中，所述装置还包括设置在管壳外的第一套管和第二套管，所述第一套管和所述第二套管分别套设在所述第一准直器和所述第二准直器分布于所述管壳外的部分上。
13.其中，所述声光晶体包括二氧化碲晶体、石英晶体和熔石英中的其中一种。
14.其中，所述换能器为压电晶体。
15.本技术的有益效果为：区别于现有技术，在本技术提供的激光单向调制传输装置中，通过在管壳内设置声光调制组件和光隔离组件，使得经过第一准直器得到的准直光束在管壳内沿装置的光路方向依次通过声光晶体、所述第一双折射晶体、其中一个所述半波片、一个法拉第片以及所述第二双折射晶体后，耦合进入到第二准直器中并向外输出；准直光束在经过声光晶体的衍射作用后得到调制，而光隔离组件可以保证在装置中从第二准直器向光隔离组件传输的反向光不会进入到第一准直器中，以对激光器系统中的前级元件形成保护，因此本技术中的装置实现了激光调制以及反向光隔离功能的集成，使得光束在装置中单向调制传输，并使得激光器系统中的集成度提高以及信号损耗减少。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对根据本技术而成的各实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本技术实施例提供的激光单向调制传输装置的俯视结构示意图；
18.图2是本技术实施例提供的一种光隔离组件的侧视结构示意图；
19.图3a是图2中隔离组件中的正向光路示意图；
20.图3b是图2中隔离组件中的反向光路示意图；
21.图4是本技术实施例提供的另一种隔离组件的侧视结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
25.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
27.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的一种激光单向调制传输装置的俯视结构示意图，该装置应用于激光器系统中，如图1所示，该装置包括管壳3、声光调制组件以及光隔离组件。该管壳3相对两端分别连通有第一准直器1和第二准直器16。声光调制组件以及光隔离组件设置在该管壳3，该声光调制组件包括声光晶体5。请参阅图2，图2是本技术实施例提供的一种光隔离组件的侧视结构示意图，如图2所示，该光隔离组件包括至少一个半波片12、至少一个法拉第片13、第一双折射晶体11以及第二双折射晶体14。该声光晶体5、该第一双折射晶体11、其中一个所述半波片12、一个法拉第片13以及该第二双折射晶体14沿该装置的光路方向依次设置。
28.具体的，激光器系统中设置有种子源(图中未示出)和谐振腔(图中未示出)，种子源产生的光会经过谐振腔并在谐振腔的作用下向外输出激光。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外，与激活介质不再接触。沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经腔内设置的两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的激光光束，激光光束沿光纤从谐振腔的输出端传播到该第一准直器1处。该第一准直器1用于将在光纤内传播的激光光束转变成为准直光束，并使准直光束沿装置的光路方向入射到该声光晶体5中，该光路方向在图1中示出为x方向，而光路方向的正向可以定义为从第一准直器1沿x方向到第二准直器16，而光路方向的反向可以定义为从第二准直器16沿x方向到第一准直器1。
29.该声光晶体5的折射率在一定条件下会发生周期性变化，从而形成光栅，当从第一准直器1中输出的准直光束通过形成光栅的声光晶体5时，将产生相互作用，使得准直光束经历布拉格衍射后形成衍射光，该衍射光射向光隔离组件。其中，该声光晶体5包括二氧化碲晶体、石英晶体和熔石英中的其中一种。
30.在本实施例中，利用声光晶体5的特性可以实现例如将连续激光调制形成脉冲激光、超快种子激光的降频、选单应用以及脉冲激光器的脉宽调节应用。当衍射光束依次通过光隔离组件中设置的第一双折射晶体11、其中一个半波片12以及一个法拉第片13、第二双折射晶体14时，可以实现如图3a和如图3b中所示的正向光传输和反向光隔离的效果。
31.具体的，如图3a所示，当光束沿光路方向的正向入射到第一双折射晶体11中，由于双折射作用，光束分为o光和e光。第一双折射晶体11的入射面和出射面与z方向的夹角均为5.7
°
光轴为47.8
°
，由于折射率不同，e光和o光分别向上下两个方向沿着中轴线对称传输。其中半波片12光轴和竖直方向夹角为22.5
°
，e光通过半波片12，正向旋转45
°
，再经过法拉第片13，继续正向旋转45
°
，入射到第二双折射晶体14中时变为o光。o光通过半波片12，正向旋转45
°
，再经过法拉第片13，继续正向旋转45
°
，入射到第二双折射晶体14中时变为e光。第二双折射晶体14入射面和出射面与z方向的夹角均为5.7
°
，光轴为47.8
°
。由于折射率不同，o光和e光分别向下和向上两个方向沿着中轴线对称传输，两束光在第二双折射晶体14的出射面汇聚，合成一束光后耦合进入到第二准直器16中。
32.如图3b所示，当存在反向光束从第二准直器16中输入到第二双折射晶体14中时，由于折射率不同，o光和e光分别向上和向下两个方向沿着中轴线对称传输。o光经过法拉第片13，正向旋转45
°
，再经过半波片12，o光反向旋转45
°
，入射到第一双折射晶体11时仍为o光。e光经过法拉第片13，正向旋转45
°
，再经过半波片12，反向旋转45
°
，入射到第一双折射晶体11时仍为e光。因此，o光和e光在第一双折射晶体11中，分别继续向上和向下两个方向沿着中轴线对称传输，相距越来越远，无法进入光路中，实现反向隔离的效果。
33.故在本实施例中提供的激光单向调制传输装置中，当激光从第一准直器1入射到声光调制组件中的声光晶体5中时，会经过声光晶体5的作用得到相应的衍射光，也即此时激光得到调制，之后衍射光沿光路方向依次通过光隔离组件中设置的第一双折射晶体11、其中一个半波片12以及一个法拉第片13、第二双折射晶体14后耦合进入到第二准直器16中，由于光隔离组件的各部件之间的相互配合，使得光路中存在的反向光无法从第二准直器16经过光隔离组件入射到第一准直器1中，因此可以对激光器系统中的前级光学元件形成保护。在本实施例中，通过将声光晶体5以及光隔离组件集成设置在管壳3内，使得从光隔离组件中的第一双折射晶体11可以直接接收到从声光晶体5中出射的调制光，也即声光调制组件输出调制光或者光隔离组件接收调制光均不需要利用准直器和光纤，从而减少了准直器和光纤的使用，相应的，降低了光纤所带来的熔接损耗以及准直器带来的插损。
34.另外，由于在激光器系统中设置的谐振腔内，光束不断往返运行来产生振荡，因此，在谐振腔内需要存在一定的反向光，而光束在经过本实施例中的装置的作用后，只能得到沿单向传播的正向光，故本实施例中的装置具体设置在谐振腔外，并用于激光光束的单向调制传输。
35.请继续参阅图1，其中，该声光调制组件还包括吸声体6和换能器7，该吸声体6和该换能器7沿与该光路方向垂直的方向(也即图1中y方向)设置在该声光晶体5的相对两侧。该换能器7通过金属电极线8与设置该管壳3的侧壁上的射频接头(图中未示出)连接，该射频接头用于对外连接驱动电路9。
36.具体的，该换能器7为压电晶体。该换能器7的一侧面上镀有金层。该换能器7依次通过金属电极线8和射频接头接收到驱动电路9输出的电信号，该换能器7在接收到电信号
后激发一定频率的声波，对应的声波通声光晶体5的侧面传导到声光晶体5中时，会在声光晶体5中产生弹性力，从而通过弹光效应使声光晶体5的折射率发生变化。该吸声体6用于对多余的声波进行吸收。该换能器7和吸声体6均设置在声光晶体5上非通光的表面，因此该换能器7和吸声体6不会对装置中光束的传输形成阻挡。
37.在本实施例中，该装置还包括晶体底座4，该晶体底座4固定在管壳3的底部，用于承载声光调制组件。具体的，晶体底座4通过螺钉固定在管壳3的底部上，声光晶体5以粘接的方式固定在晶体底座4上，吸声体6以粘接的方式固定在声光晶体5的一侧，换能器7以压合的方式固定在声光晶体5的另一侧面，并和吸声体6相对设置。金属电极线8的一端以金线键合的方式连接在换能器7上镀有金层的侧面上，另一端连接固定在管壳3的内侧壁上的射频接头。进一步的，晶体底座4上还设置有高度为1mm的边棱(图中未示出)，声光晶体5靠住边棱放置。
38.请参阅图2，如图2所示，其中，该光隔离组件还包括磁环10，该第一双折射晶体11、至少一个该半波片12、至少一个该法拉第片13以及该第二双折射晶体14嵌入到该磁环10中。其中，该磁环10的形状为ω形，该磁环10通过胶粘的方式粘贴在管壳3的底部。第一双折射晶体11、其中一个半波片12、一个法拉第片13和第二双折射晶体14以胶粘接的方式依次排列固定在磁环10内部。具体的，该磁环10为钐钴磁铁或钕铁硼磁铁。
39.请参阅图1，其中，该磁环10上还设置滤波片15，该滤波片15位于该第二双折射晶体14和该第二准直器16之间。具体的，滤波片15紧贴在磁环10上，并和磁环10以胶粘的方式居中连接。滤波片15用于过滤掉从光隔离组件中传出的光束中的放大器自发辐射噪声ase(amplifier spontaneousemissionnoise)噪声。过滤ase噪声后的光束再射入到第二准直器16中，由第二准直器16准直后传输出器件系统。
40.请参阅图4，图4是本技术实施例提供的另一种隔离组件的侧视结构示意图。如图4所示，本技术还提供一种双极型的隔离组件，区别于图2中所示的单极型的隔离组件，其中，该半波片12和该法拉第片13的数量均为2个，该光隔离组件还包括嵌入该磁环10中的第三双折射晶体18和第四双折射晶体19，该第三双折射晶体18和该第四双折射晶体19沿该光路方向依次设置在该第一双折射晶体11和该第二双折射晶体14之间。其中一个该半波片12和一个该法拉第片13沿该光路方向依次设置在该第一双折射晶体11和该第三双折射晶体18之间，另一个该半波片12和另一个该法拉第片13沿该光路方向依次设置在该第四双折射晶体19和该第二双折射晶体14之间。具体的，第一/第二/第三/第四双折射晶体的材料可以是铌酸锂或钒酸钇。
41.其中，该装置还包括设置在管壳3外的第一套管2和第二套管17，该第一套管2和该第二套管17分别套设在该第一准直器1和该第二准直器16分布于该管壳3外的部分上。该第一套管2和该第二套管17分别用于对该第一准直器1和该第二准直器16提供机械保护，避免受到损伤。
42.在本技术提供的激光单向调制传输装置中，通过在管壳内设置声光调制组件和光隔离组件，使得经过第一准直器得到的准直光束在管壳内沿装置的光路方向依次通过声光晶体、所述第一双折射晶体、其中一个所述半波片、一个法拉第片以及所述第二双折射晶体后，耦合进入到第二准直器中并向外输出；准直光束在经过声光晶体的衍射作用后得到调制，而光隔离组件可以保证在装置中从第二准直器向光隔离组件传输的反向光不会进入到
第一准直器中，以对激光器系统中的前级元件形成保护，因此本技术中的装置实现了激光调制以及反向光隔离功能的集成，使得光束在装置中单向调制传输，并使得激光器系统中的集成度提高以及信号损耗减少。
43.除上述实施例外，本技术还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案，均落在本技术要求的保护范围。
44.综上所述，虽然本技术已将优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本技术，本领域的普通技术人员，在不脱离本技术的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本技术的保护范围以权利要求界定的范围为准。